میله یاقوتی ۱۱۵ میلیمتری: کریستال با طول افزایشیافته برای سیستمهای لیزر پالسی پیشرفته
نمودار تفصیلی


نمای کلی
میله یاقوت ۱۱۵ میلیمتری یک کریستال لیزر با کارایی بالا و طول افزایشیافته است که برای سیستمهای لیزر حالت جامد پالسی طراحی شده است. این میله یاقوت که از یاقوت مصنوعی - یک ماتریس اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) آغشته به یونهای کروم (Cr³⁺) - ساخته شده است، عملکرد پایدار، رسانایی حرارتی عالی و انتشار قابل اعتماد در ۶۹۴.۳ نانومتر را ارائه میدهد. افزایش طول میله یاقوت ۱۱۵ میلیمتری در مقایسه با مدلهای استاندارد، بهره را افزایش میدهد و امکان ذخیره انرژی بیشتر در هر پالس و بهبود راندمان کلی لیزر را فراهم میکند.
میله یاقوت که به خاطر شفافیت، سختی و خواص طیفیاش مشهور است، همچنان یک ماده لیزری ارزشمند در بخشهای علمی، صنعتی و آموزشی است. طول ۱۱۵ میلیمتری آن، جذب نوری برتر را در طول پمپاژ امکانپذیر میکند و به خروجی لیزر قرمز روشنتر و قدرتمندتر تبدیل میشود. چه در آزمایشگاههای پیشرفته و چه در سیستمهای OEM، میله یاقوت ثابت میکند که یک محیط لیزری قابل اعتماد برای خروجی کنترلشده و با شدت بالا است.
مهندسی ساخت و کریستال
ساخت میله یاقوت شامل رشد تک بلور کنترلشده با استفاده از تکنیک چکرالسکی است. در این روش، یک بلور دانهای یاقوت کبود در مخلوط مذاب اکسید آلومینیوم با خلوص بالا و اکسید کروم فرو برده میشود. این گلوله به آرامی کشیده شده و چرخانده میشود تا یک شمش یاقوت بیعیب و نقص و از نظر نوری یکنواخت تشکیل شود. سپس میله یاقوت استخراج شده، به طول ۱۱۵ میلیمتر شکل داده شده و بر اساس الزامات سیستم نوری، به ابعاد دقیق برش داده میشود.
هر میله یاقوتی تحت پرداخت دقیق سطح استوانهای و وجوه انتهایی خود قرار میگیرد. این وجوه تا سطح صاف لیزری پرداخت میشوند و معمولاً پوششهای دیالکتریک دریافت میکنند. یک پوشش با بازتاب بالا (HR) روی یک سر میله یاقوتی اعمال میشود، در حالی که سر دیگر آن بسته به طراحی سیستم با یک پوشش کوپلر خروجی انتقال جزئی (OC) یا ضد بازتاب (AR) پوشش داده میشود. این پوششها برای به حداکثر رساندن بازتاب فوتون داخلی و به حداقل رساندن اتلاف انرژی حیاتی هستند.
یونهای کروم موجود در میله یاقوت، نور پمپاژ شده، به ویژه در بخش آبی-سبز طیف را جذب میکنند. پس از برانگیختگی، این یونها به سطوح انرژی شبه پایدار منتقل میشوند. پس از گسیل القایی، میله یاقوت، نور لیزر قرمز همدوس ساطع میکند. هندسه بلندتر میله یاقوت ۱۱۵ میلیمتری، طول مسیر طولانیتری را برای بهره فوتون ارائه میدهد که در سیستمهای انباشت پالس و تقویت بسیار مهم است.
برنامههای اصلی
میلههای یاقوت که به دلیل سختی استثنایی، رسانایی حرارتی و شفافیت نوری خود شناخته میشوند، به طور گسترده در کاربردهای صنعتی و علمی با دقت بالا مورد استفاده قرار میگیرند. میلههای یاقوت که عمدتاً از اکسید آلومینیوم تک بلوری (Al₂O₃) آلاییده شده با مقدار کمی کروم (Cr³⁺) تشکیل شدهاند، استحکام مکانیکی عالی را با خواص نوری منحصر به فرد ترکیب میکنند و آنها را در انواع فناوریهای پیشرفته ضروری میسازند.
۱.فناوری لیزر
یکی از مهمترین کاربردهای میلههای یاقوت در لیزرهای حالت جامد است. لیزرهای یاقوت که جزو اولین لیزرهای توسعهیافته بودند، از کریستالهای یاقوت مصنوعی به عنوان محیط تقویت استفاده میکنند. این میلهها هنگام پمپ نوری (معمولاً با استفاده از لامپهای فلش)، نور قرمز همدوس را با طول موج ۶۹۴.۳ نانومتر ساطع میکنند. با وجود مواد لیزری جدیدتر، لیزرهای یاقوت هنوز در کاربردهایی که مدت زمان پالس طولانی و خروجی پایدار حیاتی هستند، مانند هولوگرافی، پوستشناسی (برای حذف خالکوبی) و آزمایشهای علمی، به کار میروند.
۲.ابزارهای نوری
به دلیل انتقال نور عالی و مقاومت در برابر خراش، میلههای یاقوت اغلب در ابزارهای نوری دقیق استفاده میشوند. دوام آنها عملکرد طولانی مدت را در شرایط سخت تضمین میکند. این میلهها میتوانند به عنوان اجزایی در تقسیمکنندههای پرتو، ایزولاتورهای نوری و دستگاههای فوتونیک با دقت بالا عمل کنند.
۳.قطعات با سایش بالا
در سیستمهای مکانیکی و مترولوژی، میلههای یاقوت به عنوان عناصر مقاوم در برابر سایش استفاده میشوند. آنها معمولاً در یاتاقانهای ساعت، گیجهای دقیق و فلومترها یافت میشوند، جایی که عملکرد پایدار و پایداری ابعادی مورد نیاز است. سختی بالای یاقوت (9 در مقیاس موهس) به آن اجازه میدهد تا در برابر اصطکاک و فشار طولانی مدت بدون تخریب مقاومت کند.
۴.تجهیزات پزشکی و تحلیلی
میلههای یاقوت گاهی در دستگاههای پزشکی تخصصی و ابزارهای تحلیلی استفاده میشوند. زیستسازگاری و طبیعت بیاثر آنها، آنها را برای تماس با بافتهای حساس یا مواد شیمیایی مناسب میکند. در آزمایشگاهها، میلههای یاقوت را میتوان در پروبهای اندازهگیری با کارایی بالا و سیستمهای حسگر یافت.
۵.تحقیقات علمی
در فیزیک و علوم مواد، میلههای یاقوت به عنوان مواد مرجع برای کالیبراسیون ابزارها، مطالعه خواص نوری یا به عنوان شاخصهای فشار در سلولهای سندان الماس استفاده میشوند. فلورسانس آنها تحت شرایط خاص به محققان کمک میکند تا توزیع تنش و دما را در محیطهای مختلف تجزیه و تحلیل کنند.
در نتیجه، میلههای یاقوت همچنان یک ماده ضروری در صنایعی هستند که در آنها دقت، دوام و عملکرد نوری از اهمیت بالایی برخوردار است. با پیشرفت در علم مواد، کاربردهای جدیدی برای میلههای یاقوت دائماً در حال بررسی است و اهمیت آنها را در فناوریهای آینده تضمین میکند.
مشخصات هسته
ملک | ارزش |
---|---|
فرمول شیمیایی | کروم⁺:آلومینیوم₂O₃ |
سیستم کریستال | مثلثی |
ابعاد سلول واحد (شش ضلعی) | a = ۴.۷۸۵ Åc = ۱۲.۹۹ Å |
چگالی اشعه ایکس | ۳.۹۸ گرم بر سانتیمتر مکعب |
نقطه ذوب | ۲۰۴۰ درجه سانتیگراد |
انبساط حرارتی در دمای ۳۲۳ کلوین | عمود بر محور c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹موازی با محور c: 6.7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
رسانایی حرارتی در 300 کلوین | ۲۸ وات بر متر مکعب بر کلوین |
سختی | سختی موس: ۹، سختی نوک: ۲۰۰۰ کیلوگرم بر میلیمتر مربع |
مدول یانگ | ۳۴۵ گیگا پاسکال |
گرمای ویژه در ۲۹۱ کلوین | ۷۶۱ ژول بر کیلوگرم بر کلوین |
پارامتر مقاومت در برابر تنش حرارتی (Rₜ) | ۳۴ وات بر سانتیمتر مربع |
سوالات متداول (FAQ)
سوال ۱: چرا یک میله یاقوت ۱۱۵ میلیمتری را به یک میله کوتاهتر ترجیح میدهید؟
میله یاقوتی بلندتر، حجم بیشتری برای ذخیره انرژی و طول تعامل طولانیتر فراهم میکند که منجر به بهره بالاتر و انتقال انرژی بهتر میشود.
س۲: آیا میله یاقوت برای Q-switching مناسب است؟
بله. میله یاقوت با سیستمهای سوئیچینگ Q فعال یا غیرفعال به خوبی کار میکند و در صورت تراز صحیح، خروجیهای پالسی قوی تولید میکند.
س3: میله یاقوت چه محدوده دمایی را میتواند تحمل کند؟
میله یاقوت تا چند صد درجه سانتیگراد از نظر حرارتی پایدار است. با این حال، سیستمهای مدیریت حرارتی در طول عملیات لیزر توصیه میشوند.
Q4: پوششها چگونه بر عملکرد میله یاقوت تأثیر میگذارند؟
پوششهای با کیفیت بالا با به حداقل رساندن تلفات بازتاب، راندمان لیزر را بهبود میبخشند. پوشش نامناسب میتواند منجر به آسیب یا کاهش بهره شود.
سوال ۵: آیا میله یاقوت ۱۱۵ میلیمتری سنگینتر یا شکنندهتر از میلههای کوتاهتر است؟
اگرچه کمی سنگینتر است، میله یاقوت استحکام مکانیکی عالی خود را حفظ میکند. از نظر سختی پس از الماس در رتبه دوم قرار دارد و در برابر خراش یا شوک حرارتی به خوبی مقاومت میکند.
Q6: کدام منابع پمپ با میله یاقوت بهتر کار میکنند؟
به طور سنتی، از لامپهای زنون استفاده میشود. سیستمهای مدرنتر ممکن است از LEDهای پرقدرت یا لیزرهای سبز با فرکانس دو برابر شده با پمپ دیودی استفاده کنند.
Q7: میله یاقوت چگونه باید نگهداری یا انبار شود؟
میله یاقوت را در محیطی عاری از گرد و غبار و ضد الکتریسیته ساکن نگه دارید. از تماس مستقیم با سطوح پوشش داده شده خودداری کنید و برای تمیز کردن از پارچههای غیر ساینده یا دستمال مخصوص لنز استفاده کنید.
س۸: آیا میتوان میله یاقوت را در طرحهای رزوناتور مدرن ادغام کرد؟
کاملاً. میله یاقوت، علیرغم ریشههای تاریخیاش، هنوز هم به طور گسترده در حفرههای نوری با درجه تحقیقاتی و تجاری ادغام میشود.
Q9: طول عمر میله یاقوت 115 میلی متری چقدر است؟
با عملکرد و نگهداری مناسب، یک میله یاقوت میتواند هزاران ساعت بدون افت عملکرد، به طور قابل اعتمادی کار کند.
Q10: آیا میله یاقوت در برابر آسیب نوری مقاوم است؟
بله، اما مهم است که از آستانه آسیب پوششها فراتر نرویم. ترازبندی و تنظیم حرارتی مناسب، عملکرد را حفظ کرده و از ترک خوردگی جلوگیری میکند.